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Ciências exatas e tecnológicas | Maceió | v. 3 | n.1 | p. 131-140 | Novembro 2015 | periodicos.set.edu.br
REMOÇÃO DE ÍONS DE SULFATO DA ÁGUA OCEÂNICA 
E DE INJEÇÃO ATRAVÉS DA NANOFILTRAÇÃO
Tatiana Guarino Doria da Silva1
Ingrid Everlice Gomes da Silva2
Lucas de Almeida Argôlo3
Givanildo Santos da Silva4
Engenharia de Petróleo
ISSN IMPRESSO 1980-1777
ISSN ELETRÔNICO 2357-9919
RESUMO
A remoção de íons sulfato é utilizada na indústria petroleira na água oceânica coletada, 
para que esta se torne água de injeção, que é utilizada para aplicar pressão no poço, 
impulsionando o fluido (petróleo) para superfície e essa remoção faz-se necessária para 
que haja uma diminuição significativa da corrosão dos materiais (Colunas e tubulações). 
Então, a indústria acaba criando um mercado mundial milionário para a fabricação de 
filtros (conjunto de membranas) capazes de realizar a nanofiltração, onde a filtração é re-
petida várias vezes, separando o sólido particulado do líquido (água) por meios porosos. 
PALAVRAS-CHAVE
Nanofiltração. Injeção. Sulfato. Osmose Reversa. 
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ABSTRACT
The removal of sulfate ions is used in the oil industry in the collected ocean water so 
that it becomes water injection, which is used to apply pressure in the well driving 
fluid (oil) to the surface and such removal is necessary for there to be a significant 
decrease in corrosion of materials (columns and pipes). Then, the industry has just 
creating a millionaire world market for the manufacture of filters (set of membranes) 
able to carry out nanofiltration, where the filtration is repeated several times, separat-
ing the particulate solid from the liquid (water) through porous media.
KEYWORDS
Nanofiltration. Injection. Sulfate. Reverse Osmosis.
1 INTRODUÇÃO
Em geral os setores industriais pelo mundo são grandes agressores e poluentes 
ao meio ambiente e a indústria do petróleo não está atrás. Principalmente na pros-
pecção, o ramo do petróleo costuma ser muito nocivo ao ambiente, produzindo a 
combustão de gazes e a chamada Água Produzida (AP), que é a água retirada da ex-
ploração em um determinado poço. A AP é formada a partir do petróleo no mesmo 
poço, possuindo assim óleo, vários minerais dissolvidos, outros resíduos poluentes, 
microrganismos e principalmente íons de sulfato, estes que são prejudiciais à produ-
ção, pois tem propriedade corrosiva. 
A AP tem uso na reinjeção em poços para um eventual aumento da pressão 
artificial aplicada, há um tempo essa água era tratada com vários produtos químicos 
e anti-incrustantes para que pudesse ser reinjetada com um menor prejuízo mesmo 
ainda sendo um processo não muito eficiente e dependente de mão de obra, de difícil 
controle e ambientalmente agressivos, assim, atualmente surgiram outros processos 
para purificação da água utilizada para injeção em poços, entre estes estão a Nanofil-
tração (NF) e a Osmose Reversa (BOCZKWSKI ET AL., 2014).
O objetivo deste estudo é a comparação entre a Nanofiltração e a Osmose Re-
versa, buscando a melhor solução para o problema relacionado a impactos ambien-
tais pela água produzida, por meio da retirada de íons sulfato da mesma. A Nanofil-
tração apresenta um maior custo, porém apresenta, também, uma maior eficácia na 
purificação, pois retira apenas o necessário, isto é, materiais orgânicos e inorgânicos 
até 5 µm, incluindo os íons sulfato (LEGNER, 2013). A Osmose reversa vem perdendo 
seu uso no mercado, pois é uma técnica que além de retirar os íons de sulfato das 
águas, ela também retira todos os outros minerais (solutos) necessários, estes perma-
necendo retidos na membrana (AQUINO, 2011).
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Contudo, este documento tem como objetivo descrever o processo de nanofil-
tração e suas etapas, demonstrando suas vantagens, desvantagens e nível de eficiên-
cia em filtração porosa, retirando um grande teor de sulfato da água do mar, sendo ela 
um dos métodos possíveis a serem utilizados em plataformas de petróleo offshore. 
Apresentará confrontação dos métodos de Osmose Reversa e Nanofiltração tendo o 
objetivo de expor as utilidades dos mesmos e descrever suas relativas vantagens e 
aplicações na indústria do petróleo.
1.1 REMOÇÃO DE ÍONS DE SULFATO DA ÁGUA OCEÂNICA E DE INJEÇÃO 
ATRAVÉS DA NANOFILTRAÇÃO
A administração da água produzida (AP) no processo de exploração petrolífera é 
um enorme desafio para as empresas responsáveis, pois, a AP acaba transformando-
-se em um dos principais resíduos potenciais causadores de danos ambientais. O 
meio Ambiente tem sido exposto diariamente a atividades industriais de grande im-
pacto, necessitando de qualidade nos processos, materiais e técnicas empregadas, 
a fim de evitar maiores prejuízos. Com isso a nanofiltração tem como finalidade a 
remoção do sulfato na água oceânica e de injeção (AP) obtendo melhorias nos pro-
cessos de exploração (BOCZKOWSKI ET AL., 2014).
A água produzida por meio das atividades de exploração de petróleo pode ser 
injetada nos poços – com o objetivo de igualar as pressões do reservatório e aumen-
tar a recuperação do óleo com o deslocamento da água – ou descartada. Mas para 
tal uso da água, é necessário que passe por um processo de tratamento, pois tem 
que haver uma remoção de sulfato para segurá-la, que após a injeção os poços não 
sofram com a incrustação de sais de sulfato de bário e estrôncio, que precipitariam 
no sistema caso a água do mar e água produzidas e misture, evitando assim que o se 
acumule nos poços e reservatórios, minimizando a possibilidade de entupimentos e 
aumentando a produtividade do sistema como um todo (BOCZKWSKI ET AL., 2014).
Assim, Nanofiltração constituem membranas que garantem o teor de sulfato na 
água de injeção e essas membranas são meios filtrantes, em geral produzidas a partir 
de materiais poliméricos, que apresentam formas, poros e tamanhos variados. Os po-
ros são responsáveis por tornar as membranas úteis em suas diversas aplicações, tan-
to para separar partículas como para separar moléculas de diferentes massas molares, 
atuando também como barreiras seletivas que agem como uma espécie de filtro, as 
membranas são capazes de gerar separações em sistemas onde os filtros comuns não 
mostram resultados (LEGNER, 2013).
Uma das qualidades da remoção do sulfato, é que, é um dos principais meios 
de combate ao crescimento e proliferação microbiana nos poços que ocasionam a 
liberação de ácido sulfídrico (H
2
S), pois sendo o sulfato um dos principais meios de 
combate ao crescimento e proliferação microbiana nos poços que ocasionam a libe-
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ração de H
2
S. Uma vez que liberado dentro do reservatório, o H
2
S é bombeado junto 
com o óleo para a plataforma, causando sérios problemas de corrosão, além do alto 
risco de toxidez para meio ambiente e pessoas (LEGNER, 2013).
Embora haja várias unidades instaladas no Brasil em aplicações de membranas de 
osmose reversa, para desmineralização de água para caldeiras de geração de vapor, e tam-
bém módulos de ultra e microfiltração, para retenção de sólidos, ou como pré-tratamento 
de osmose ou até em módulos de biorreatores de membrana (MBR), existe um parcialmen-
te novo nicho de mercado com membranas com perspectiva de ultrapassar em muito as 
vendas e os lucros até então obtidos em todas essas negociações (FURTADO, 2012).
No Brasil há vários motivos para crer na previsão, que para os envolvidos no se-
tor já começa a ocorrer no Brasil. O primeiro são os volumes de negócios. As unidades 
com membranas de nanofiltração são fornecidas para plataformas semi-submersíveis 
e navios FPSO – praticamente todos esses projetos estão em construção pela Petro-
brase por afretadores de navios (que os alugam para a petroleira), para altas vazões 
(de 30 mil a mais de 60 mil m3/dia) – e cada uma delas conta com quantidades de 
membranas que variam de 1.200 até quase três mil (FURTADO, 2012).
Contudo, considerando o ambiente operacional na plataforma, os sistemas de na-
nofiltração necessitam de uma pequena área de cobertura e são leves, e assim tem um 
funcionamento com alta recuperação, e também por serem de fácil operação e acima 
de tudo por serem modulares e com alta flexibilidade de conformação de membranas, 
acaba sendo um ponto positivo para a escolha dessa técnica entre outras ocorre quando 
se planeja montar um sistema de dessulfatação de água do mar (ALVES, 2006).
De acordo com a imagem abaixo, a utilização da membrana de nanofiltração ocor-
re com a injeção da água a ser purificada por meio de uma bomba centrífuga, onde na 
primeira etapa do processo resíduos orgânicos e inorgânicos de até 80µm são retidos. Ao 
longo das seguintes etapas o material é depositado até uma quantidade de 5µm.
Figura 1 – Membranas de filtração: processos de separação de líquidos, por meio da microfil-
tração, ultrafiltração, nanofiltração ou osmose reversa
Fonte: <http://www.tiabrasil.com.br/metodos-filtracao.php>.
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1.2 FUNCIONAMENTO
O sistema de tratamento de água para injeção é composto da unidade de remo-
ção de sulfato e do sistema de injeção de água. A unidade de remoção de sulfato é 
constituída de uma sequência de etapas de filtração, ao entrar na unidade, a água do 
mar é inicialmente filtrada por filtros grossos (filtro tipo cesto), onde o material orgâ-
nico e partículas de até 80 micra são retidas. Posteriormente, a água passa por filtros 
finos (filtros de cartuchos), onde ocorre um polimento da água a cinco micra, uma 
bomba centrífuga de alta pressão é usada para transportar a água do mar por meio 
das membranas de nanofiltração para remoção de sulfato (LEGNER, 2013).
O sistema de filtração das membranas (Figura 2) é composto de dois estágios 
para um maior aproveitamento da quantidade de água. Consideramos que dá vazão 
total de água do mar na entrada nas membranas, 75% sai especificado no teor de 
sulfato desejado e será usado para a injeção nos poços, enquanto que 25% serão des-
cartados para o mar. Tendo especificado a água com relação ao teor de sulfato e teor 
de sólidos, a água do mar é direcionada para a injeção (LEGNER, 2013).
Figura 2 – Visão geral do funcionamento do processo de nanofiltração
Fonte: <http://www.meiofiltrante.com.br/materias.asp?action=detalhe&id=853>.
1.3 UTILIZAÇÃO NOS POÇOS 
Na atualidade, todas as novas plataformas offshore de exploração são projetadas 
para utilizar a nanofiltração para preparar a água de injeção e assim aumentar a pro-
dução de poços profundos de exploração, o que dá maior pressão para a extração e, 
consequentemente, incrementa a produção de petróleo. Em média, são utilizados dois 
barris de água de injeção para cada barril de petróleo extraído. Essa água depois é re-
movida por separador normalmente presente na própria plataforma (FURTADO, 2012)
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A migração tecnológica para o tratamento por membranas começou em 1988 
na plataforma Marathon Oil Brae, no Mar do Norte, quando a empresa desenvolveu 
em projeto conjunto com a Dow Química uma membrana seletiva, que remove de 
98% a 99% do sulfato da água do mar, prejudicial aos poços, ao mesmo tempo em 
que deixa parte dos sais passar para não comprometer a operação (FURTADO, 2012).
1.4 REMOÇÃO DE ÍONS DE SULFATO DA ÁGUA OCEÂNICA E DE INJEÇÃO 
ATRAVÉS DA NANOFILTRAÇÃO
A remoção de íons sulfato é utilizada na indústria petroleira na água oceânica 
coletada, para que esta se torne água de injeção, que é utilizada para aplicar pressão 
no poço, impulsionando o fluido (petróleo) para superfície e essa remoção faz-se 
necessária para que haja uma diminuição significativa da corrosão dos materiais (Co-
lunas e tubulações). Então, indústria acaba criando um mercado mundial milionário 
para a fabricação de filtros (conjunto de membranas) capazes de realizar a nanofiltra-
ção, onde a filtração é repetida várias vezes, separando o sólido particulado do líquido 
(água) por meios porosos. 
Esses filtros utilizados no auxílio da exploração de petróleo em águas profun-
das necessitam de instalação nas plataformas, que sofrem um pouco com a falta de 
espaço em seus módulos. Geralmente são constituídos de membranas de osmose 
reversa e ultrafiltração e feito a partir de materiais poliméricos, chegando a atingir 99% 
de remoção de sulfato (a até 400 pés de profundidade) e tem uma porcentagem de 
aproveitamento de até 75% de toda a água coletada para a filtração, descartando de 
volta no mar os 25% de água não aproveitada.
O processo de filtração industrial feito nas plataformas offshore acontece com 
uma bomba centrífuga de alta pressão para remoção do sulfato da seguinte maneira: 
Ao entrar na unidade, a água oceânica passa por filtros grossos (do tipo “cesto”) onde 
partículas de até 80 micrometros (10-7m) e o material orgânico ficam retidos. O fluido 
segue para a segunda etapa de filtração, onde ele passa por filtros do tipo “cartucho” 
(finos), onde há um polimento da água a 5mícrons (10-7m) (LEGNER, 2013).
1.5 COMPARAÇÕES DA NANOFILTRAÇÃO EM RELAÇÃO À OSMOSE REVERSA
 
Osmose Reversa (OR) é uma operação em que o solvente é separado da solu-
ção, mediante sua passagem por uma membrana semipermeável não porosa, desen-
volvida para reter sais e solutos com baixos pesos moleculares (MANCUSO e SANTOS, 
2003). O processo é baseado, numa solução de alta concentração de soluto, que é 
forçado a passar através de uma membrana para uma solução que apresenta uma 
menor concentração, sendo retido o soluto devido à aplicação de uma pressão exter-
na que exceda a pressão osmótica. As membranas utilizadas no processo apresentam 
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uma densa camada de barreira feita de polímeros, que é projetada na maioria das 
vezes para permitir que só haja a passagem da água por meio da camada, retendo 
o soluto. Exige assim uma alta pressão aplicada no lado de maior concentração da 
membrana, geralmente 2 a 17 bares para concentrações de sais e de 40 a 70 bares, 
para água do mar que contém uma pressão osmótica natural de 24 bares e deve ser 
ultrapassada (CINTRA, 2012).
A osmose reversa tem como vantagens relativas aos custos altamente competi-
tivos, porém mais altos que os da nanofiltração, a instalação em espaço reduzido e o 
baixo custo do m³ de água tratada, não requer regenerações possui uso continuo da 
acidificação dos poços de produção, diminuindo os processos corrosivos e os manu-
seios necessários para reparação do equipamento. 
Figura 3 – Imagem da Osmose Reversa da Petrobras
Fonte: <aguassubterrâneas.abas.org/asubterraneas/article/download/23343/15435>.
1.6 APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA
A nanofiltração vem se tornando muito usual atualmente, devido suas funcio-
nalidades, apresentando um grande potencial na indústria petrolífera e em outras 
aplicações, sendo elas na mineração (concentração de íons metálicos), biorrefina-
ria (recuperação de açucares), além de ser bastante usada no tratamento de águas 
residuais, como a dessalinização parcial ou de consumo, dessalinização parcial do 
soro, permeado ou retentado de ultrafiltração (UF) como exigido, também utilizado 
na descoloração e eliminação de micropoluentes, purificação dos químicos usados 
em clean-in-place (CIP), na redução ou alteração de cor em produtos alimentícios, 
concentração de coprodutos de fermentação e concentração de alimentos, lácteos e 
produtos ou coprodutos da indústria de bebidas (CHEIS, 2013).No Brasil, a nanofiltração (NF) é bastante utilizada para o tratamento de fluidos 
de injeção na indústria do petróleo em Unidades de Remoção de Sulfatos (URS), com 
o objetivo de reduzir os teores de sulfatos, presentes na água do mar. Assim, evita os 
maus efeitos que surge na presença do sulfato na água de injeção, como a proliferação 
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de bactérias sulfato-redutoras – responsáveis pela formação do gás sulfídrico (H2S) de 
elevada toxicidade e corrosividade e a incrustação de sais de sulfato na tubulação dos 
poços. Além disso, evitar, também, o inchamento das argilas e a obstrução do meio 
poroso no reservatório causado pela ausência de salinidade na água de injeção. Isto 
é possível, graças à capacidade da nanofiltração de rejeição elevada ao sulfato e baixa 
rejeição aos íons monovalentes como cloreto, sódio e potássio (CHEIS, 2013).
2 CONCLUSÃO
Tanto a Osmose Reversa quanto a Nanofiltração mostraram-se importantes 
em suas funções para as diversas áreas industriais, seja realizando uma retirada mais 
restritiva como na Osmose Reversa, seja sendo utilizada para separar componentes 
específicos indesejáveis ou desejáveis dos processos como na Nanofiltração. No caso 
das indústrias petrolíferas, onde é necessária a separação especificamente dos íons de 
sulfato da Água Produzida e da água retirada do mar para injeção no poço, a Osmose 
Reversa foi substituída gradativamente pela Nanofiltração, onde é possível realizar 
essa retirada da melhor forma possível atualmente.
REFERÊNCIAS
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1. Acadêmica do Curso de Engenharia de Petróleo do Centro Universitário Tiradentes – UNIT. E-mail: 
tatiana.doria@outlook.com
2. Acadêmica do Curso de Engenharia de Petróleo do Centro Universitário Tiradentes – UNIT. E-mail: 
ingrideverlice22@gmail.com
3. Acadêmico do Curso de Engenharia de Petróleo do Centro Universitário Tiradentes – UNIT. E-mail: 
lucas.workspot@gmail.com
4. Professor do Curso de Engenharia de Petróleo do Centro Universitário Tiradentes – UNIT. E-mail: 
givasantos@yahoo.com.br
Data do recebimento: 17 de julho de 2015
Data de avaliação: 14 de agosto de 2015
Data de aceite: 18 de setembro de 2015